超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路的制作方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及生化傳感器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路。
【【背景技術(shù)】】
[0002]我國(guó)的硬件電路發(fā)展滯后，從而導(dǎo)致醫(yī)學(xué)類微弱信號(hào)的檢測(cè)很難有突破性的成就，發(fā)明相關(guān)的檢測(cè)電路，為生化領(lǐng)域的信號(hào)檢測(cè)貢獻(xiàn)自己的一份力量，本發(fā)明專利的生化傳感器檢測(cè)電路，可檢測(cè)生化類發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生微弱電流的傳感器，獲取其信號(hào)，經(jīng)過處理后，無(wú)線傳輸?shù)剿{(lán)牙設(shè)備。
[0003]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前生化傳感器的檢測(cè)控制電路，存在功耗較高，最多工作3-5天就因需要充電而停止工作，而充電時(shí)間一般都需要2小時(shí)以上，這段時(shí)間數(shù)據(jù)的不可測(cè)，這對(duì)需要?jiǎng)討B(tài)連續(xù)測(cè)量的生化傳感器，可能錯(cuò)過了最有價(jià)值的信號(hào)。當(dāng)再次進(jìn)行測(cè)量時(shí)，又存在需要再次連接等一系列復(fù)雜的操作。
[0004]因此，可以尋找有效降低生化傳感器檢測(cè)電路的功耗，并將檢測(cè)電路進(jìn)一步集成化，減小檢測(cè)電路的物理尺寸和重量，設(shè)計(jì)更加適合用戶使用的生化傳感器檢測(cè)電路極具價(jià)值。
[0005]經(jīng)過研究，本申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，藍(lán)牙BLE的核心芯片為CC2540或CC2541，其突出特點(diǎn)就是其超低功耗特性，工作電流10mA左右，休眠時(shí)，耗電luA左右。其集成了低功耗微控制器8051，還具有12位的AD轉(zhuǎn)化器和256K的Flash及8K的SRAM。因其超低的功耗和高度的集成化，可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)電路具有超低功耗、尺寸微小，便攜的特點(diǎn)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明專利針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，設(shè)計(jì)了超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路。本發(fā)明專利的技術(shù)能很好的實(shí)現(xiàn)超低的功耗和高度集成化的生化傳感器檢測(cè)電路，使檢測(cè)電路模塊更微型化，更適合用戶使用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)超低功耗，本發(fā)明專利提出了超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，包括BLE微處理器、紐扣電池電源、按鍵及指示燈電路、電壓控制、Ι/v轉(zhuǎn)化模塊、生化傳感器，信號(hào)的獲取是經(jīng)過生化傳感器檢測(cè)人體的組織液、血液、尿液等中的葡萄糖，經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生微弱電流進(jìn)入I/V轉(zhuǎn)化模塊，在此將電流轉(zhuǎn)化為電壓并進(jìn)行放大。BLE微處理器利用其AD對(duì)其進(jìn)行采樣，并經(jīng)過算法轉(zhuǎn)化，計(jì)算出信號(hào)值，再將此值經(jīng)過BLE的藍(lán)牙功能，傳輸?shù)狡渌{(lán)牙設(shè)備顯示和進(jìn)一步分析。
[0008]作為優(yōu)選，檢測(cè)電路還設(shè)計(jì)了電壓控制電路模塊。
[0009]作為優(yōu)選，檢測(cè)電路還設(shè)計(jì)了按鍵及指示燈電路。
[0010]作為優(yōu)選，檢測(cè)電路還包括紐扣電池電源。
[0011]本發(fā)明專利的有益效果:本發(fā)明專利采用BLE藍(lán)牙模塊，在于其超低功耗和高度集成化的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)生化傳感器檢測(cè)電路的超低功耗特點(diǎn)，利用紐扣電池CR2450供電，提供600mA左右的電量，結(jié)合BLE的休眠作用，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了其尺寸和重量的微和輕的特點(diǎn)。此電路可應(yīng)用于超低功耗、高集成度的生化傳感器檢測(cè)電路。
【【附圖說(shuō)明】】
[0012]圖1是超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)圖
[0013]圖2是BLE微處理器模塊圖
[0014]圖3是I/V轉(zhuǎn)化及放大電路圖
[0015]圖4是電壓控制電路圖
[0016]圖5是整體BLE生化傳感器檢測(cè)電路圖
【【具體實(shí)施方式】】
[0017]以微流控血糖檢測(cè)傳感器為例:
[0018]如圖1所示，該超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路主要包括BLE微處理器、按鍵及指示燈電路、紐扣電池電路、電壓控制、Ι/v轉(zhuǎn)化模塊、生化傳感器，檢測(cè)電路的信號(hào)來(lái)源于微流控血糖檢測(cè)傳感器，微流控芯片里的組織液和葡萄糖氧化酶發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生微弱電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)Ι/v轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后將信號(hào)放大及濾波，利用BLE集成的AD模塊，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，通過計(jì)算得到相應(yīng)的血糖值。再將血糖值通過BLE模塊的藍(lán)牙功能，發(fā)送給其他具有藍(lán)牙的設(shè)備進(jìn)行顯示和分析。
[0019]圖2為BLE核心芯片CC2540模塊電路圖，模塊電路因集成低功耗8051單片機(jī)和藍(lán)牙，對(duì)于生化傳感器檢測(cè)電路來(lái)說(shuō)，可以將電壓信號(hào)通過AD進(jìn)行采集，經(jīng)過適當(dāng)算法，計(jì)算出血糖值，并將值進(jìn)行無(wú)線傳輸和存儲(chǔ)，CC2540自帶256k的Flash，可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以存儲(chǔ)代碼，BLE協(xié)議桟自帶了 snv管理代碼，讀函數(shù)osal_snv_read，寫函數(shù)osal_snv_write數(shù)據(jù)都有一個(gè)唯一的id，snv通過這個(gè)唯一的id管理Flash中的數(shù)據(jù)。BLE微處理器與按鍵及指示燈電路相連，通過按鍵配合指示燈，操作當(dāng)前的進(jìn)程，通過長(zhǎng)按或短按配合指示燈的顏色變化或快閃、慢閃等狀態(tài)，提示當(dāng)前的操作動(dòng)作。BLE微處理器與電壓控制相連，通過BLE的1 口，輸出高低電平，從而使得電壓控制電路的電壓進(jìn)行切換，完成對(duì)傳感器檢測(cè)端電化學(xué)反應(yīng)的初始條件。
[0020]圖3為I/V轉(zhuǎn)化電路，該電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)進(jìn)行放大，以供BLE微處理器的AD模塊采樣，該電路采用MAX418芯片，可以根據(jù)不同的需求，調(diào)節(jié)電阻實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)換電壓范圍。
[0021]圖4為電壓控制電路，此電路主要通過BLE微處理器通過Pl.6和Pl.1管腳，輸出不同的電平，從而控制MAX4741芯片的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在sen2和sen3端輸出不同的電壓，以供微流控血糖檢測(cè)傳感器的三電極滿足不同的電壓，極化傳感器進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，從而與組織液中的葡萄糖反應(yīng)，產(chǎn)生微弱的電流。微流控血糖傳感器是具有三電極的傳感器，更多關(guān)于微流控血糖檢測(cè)傳感器的信息，已在微流控血糖傳感器的專利中說(shuō)明。
[0022]應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明專利超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明專利的限定。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本設(shè)計(jì)的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:包括BLE微處理器(4)，I/V轉(zhuǎn)化模塊(2)，生化傳感器接口(1)，電壓控制(6)，紐扣電池電源(5)，按鍵及指示燈電路(3)，BLE微處理器(4)與電壓控制(6)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:所述生化傳感器包括動(dòng)態(tài)血糖傳感器、葡萄糖傳感器等發(fā)生電化學(xué)產(chǎn)生電流的生化傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:BLE微處理器(4)與按鍵及指示燈電路(3)及紐扣電池電路相連(5)，分別實(shí)現(xiàn)按鍵操作及指示，紐扣電池供電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:BLE微處理器(4)與I /V轉(zhuǎn)化模塊(2)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:I/V轉(zhuǎn)化模塊(2)與生化傳感器(1)相連，生化傳感器電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流，傳輸給I/V轉(zhuǎn)化模塊，轉(zhuǎn)化為電壓并放大電壓以供AD采集。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:紐扣電池電源(5)給整個(gè)電路供電，而沒有其他的輔助電源，通過控制BLE的間息工作，達(dá)到超低功耗。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:按鍵及指示燈電路(3)，一個(gè)按鍵，配合三色LED指示燈，利用狀態(tài)機(jī)原理(不同顏色對(duì)應(yīng)一種操作功能，不同顏色的快閃、慢閃又對(duì)應(yīng)相應(yīng)按鍵功能)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)電路的多種操作。8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的超低功耗生化傳感器檢測(cè)電路，其特征在于:整個(gè)設(shè)計(jì)電路板的尺寸微型化，可控制在20_x20mm的尺寸范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種超低功耗的生化傳感器檢測(cè)電路，電路設(shè)計(jì)包括BLE微處理器、I/V轉(zhuǎn)化模塊、按鍵及指示燈電路、電壓控制電路、紐扣電池電源、生化傳感器接口。本電路用于生化傳感器信號(hào)的檢測(cè)，尤其是電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生微弱電流的生化傳感器的信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)由生化傳感器接口接入，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換模塊及濾波模塊到BLE微處理器，經(jīng)過處理及算法轉(zhuǎn)換，再由BLE集成的藍(lán)牙以無(wú)線的方式將信號(hào)值發(fā)送到帶藍(lán)牙的設(shè)備。
【IPC分類】G01N27/26, G05B19/042
【公開號(hào)】CN105467901
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610012245
【發(fā)明人】皮喜田, 田森富, 黃永紅, 劉洪英
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日